Gamma-glutamiltransferasi

Gamma-glutamiltransferasi

1.1.1 Generalità, struttura e localizzazione

La γ-glutamil-transferasi (GGT, E.C. 2.3.2.2) è un enzima localizzato sulla membrana plasmatica di molti tipi cellulari del regno animale oltre a essere stato individuato in batteri e piante. Esso catalizza il primo passaggio del processo di degradazione del glutatione (GSH) extracellulare attraverso la scissione del legame γ-glutammilico (Tate e Meister, 1981).

La GGT è una glicoproteina dimerica sintetizzata da un unico propeptide (Curthoys e Hughey, 1979) scisso in 2 subunità, una pesante (55-62 KDa) e una leggera (20-30 KDa), prima di raggiungere la membrana plasmatica (Barouki et al.,

1984; Finidori et al., 1984); la subunità leggera, che presenta un dominio carbossi- terminale con attività catalitica, è unita alla subunità pesante mediante interazioni elettrostatiche (Tate e Meister, 1981); sulla porzione ammino-terminale della catena pesante è presente un dominio idrofobico che permette l'inserzione dell'enzima sul lato esterno della membrana cellulare, in questo modo entrambe le subunità risultano in contatto con l'ambiente extracellulare (Finidori et al., 1984).

Pertanto l'enzima agisce su substrati extracellulari ed è stato dimostrato che la catena leggera stessa può avere attività proteasica ed è capace di digerire la catena pesante (Gardell e Tate 1979). Tale attività in vivo sembra essere mascherata dalla catena pesante.

La GGT è preferenzialmente espressa a livello di tessuti epiteliali implicati in attività secretorie e di assorbimento. Elevata attività di GGT è riscontrabile sulla superficie luminale delle cellule del tubulo contorto prossimale del rene (mentre le cellule del tubulo distale e dei glomeruli ne sono praticamente prive), nelle cellule epiteliali delle vie biliari extraepatiche e dei canalicoli epatici, nelle cellule acinose del pancreas. Positive per attività di GGT sono anche le cellule endoteliali dei capillari del cervello (es. del plesso corioideo), del corpo ciliare e del midollo spinale, le cellule delle ghiandole sudoripare, delle ghiandole sottomandibolari, dei dotti galattofori, dell'epitelio bronchiale, dell'epididimo, delle vescicole seminali e della prostata (Hanigan e Pitot, 1985; Hanigan e Frierson, 1996). La GGT è inoltre presente in quasi tutte le linee cellulari del sangue e in particolare nelle piastrine è situata all'interno di granuli secretori. La GGT presente nel siero è quella rilasciata dalle membrane cellulari dei parenchimi dei vari organi, di conseguenza le sue variazioni riflettono le modificazioni quantitative della produzione e del rilascio dell'enzima nel sangue (Iannaccone e Koizumi, 1983).

1.1.2 Espressione genica, biosintesi e processamento della GGT

L'espressione dei geni della GGT riflette una complessa organizzazione tra le diverse specie e anche nell'uomo esistono differenze a seconda dell'organo d'origine e/o del tipo cellulare preso in esame (Chikhi et al., 1999). Nel genoma umano è presente una famiglia multigenica per la GGT che include almeno 7 differenti geni (Courtay et al., 1994) mappati sul cromosoma 22 nella regione

22q11.1-q11.2 vicino ai loci BCR (breakpoint cluster region) e IG-λ (Bulle et al., 1987; Collins et al., 1997). Sequenze correlate, probabilmente pseudogeni, sono state identificate sui cromosomi 18, 19, 20 (Figlewicz et al., 1993).

In una genoteca umana, costituita con DNA estratto da una linea cellulare di linfoblasti cariotipicamente normali, sono stati identificati dei cloni rappresentati da tutti i sette geni, ciò esclude che questi sette tipi di cloni genomici siano alleli di un singolo gene altamente polimorfico (Courtay et al., 1994). Di questi sette geni è stata analizzata l'espressione e per cinque di essi è stato individuato l'RNA, ma tra questi solo il gene I ha espressione ubiquitaria e dà origine ad una proteina completa e funzionale. Per gli altri quattro geni espressi non è stata ancora identificata la relativa proteina (Courtay et al., 1994).

Studi di traduzione in vitro hanno permesso di stabilire che l'mRNA di tipo I completo è tradotto in un unico propeptide senza attività di GGT. La sequenza idrofobica all'estremità amminica permette alla proteina di essere traslocata nel lume del reticolo endoplasmatico.

Nel 1995, Brannigan e collaboratori hanno riconosciuto una superfamiglia di proteine chiamate idrolasi nucleofile N-terminali (Nucleofilo N-ter) caratterizzate da una struttura αββα presente nel dominio catalitico. Tutte le idrolasi nucleofile N- terminali sono trascritte e tradotte in un singolo propeptide processato autocataliticamente ad enzima attivo. Il processo di autocatalisi rende disponibile l'amminoacido nucleofilo N-terminale che catalizza l'idrolisi del legame amminico. La GGT, avendo tutte le caratteristiche appena menzionate, può essere considerata un membro della superfamiglia delle idrolasi nucleofile N-terminali (Suzuki and Kumagai, 2002). Tra i membri di questa superfamiglia si ricordano la penicillina G amilasi, il proteasoma, l'aspartilglucosaminidasi, la glutammica PRPP aminotrasferasi (GAT) e la L-amminopeptidasi-D-Ala-esterasi/amidasi (Oinonen e Rouvinen, 2000).

La GGT non ha isoenzimi intesi come proteine di diversa sequenza aminoacidica ma con la stessa attività catalitica, però esiste una considerevole varietà di isoforme che differiscono nel loro contenuto in carboidrati; infatti ci sono otto potenziali siti di glicosilazione e la proteina è glicosilata in maniera eterogenea e tessuto specifica.